數(shù)字電視第1章廣播電視的基本知識(shí)(g).ppt

第1章 電視的基本知識(shí),1.1 圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過程 1.2 電視掃描原理 1.3 重現(xiàn)電視圖像的基本參量 1.4 全電視信號(hào) 1.5 電視信號(hào)的發(fā)送 習(xí)題一,1.1 圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過程,電視廣播的基本過程如圖1-1所示。,圖1-1電視廣播過程,1.1.1 像素及其傳送 一幅圖像所包含的40多萬個(gè)像素是不可能同時(shí)被傳送的，它只能是按一定的順序分別將各像素的亮度變換成相應(yīng)的電信號(hào)，并依次傳送出去；在接收端則按同樣的順序把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)一個(gè)相應(yīng)的亮點(diǎn)重現(xiàn)出來。只要順序傳送速率足夠快，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)(即視覺惰性)和發(fā)光材料的余輝特性，人眼就會(huì)感覺到是一幅連續(xù)的圖像。這種按順序傳送圖像像素信息的方法，是構(gòu)成現(xiàn)代電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并被稱為順序傳送系統(tǒng)，圖1-2是該系統(tǒng)的示意圖。,圖1-2 圖像順序傳送系統(tǒng)示意圖,圖像順序傳送系統(tǒng)的工作過程如下：首先，將要傳送的某一光學(xué)圖像作用于由許多獨(dú)立的光電元件所組成的光電板上，這時(shí)，光學(xué)圖像就被轉(zhuǎn)換成由大量像素組成的電信號(hào)，然后經(jīng)過傳輸通道送到接收端。接收端有一塊可在電信號(hào)作用下發(fā)光的電光板，它可將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光學(xué)圖像信號(hào)。在電視系統(tǒng)中，將組成一幀圖像的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程，稱為掃描過程。圖1-2中的S1、S2是同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的，當(dāng)它們接通某個(gè)像素時(shí)，那個(gè)像素就被發(fā)送和接收，并使發(fā)送和接收的像素位置一一對(duì)應(yīng)。在實(shí)際電視技術(shù)中是采用電子掃描裝置來代替開關(guān)S1、S2工作的。,1.1.2 光電轉(zhuǎn)換原理 1.圖像的攝取 光電導(dǎo)攝像管的結(jié)構(gòu)主要由光電靶和電子槍兩部分組成。,圖1-3攝像管的結(jié)構(gòu)圖像信號(hào)產(chǎn)生的過程 (a)攝像管的結(jié)構(gòu)；(b)圖像信號(hào)產(chǎn)生的過程,圖 1-3-4 氧化鉛光電導(dǎo)攝像管結(jié)構(gòu),光電靶：在攝像管前方玻璃內(nèi)壁上鍍上一層透明金屬膜作為光的通路和電信號(hào)輸出電極，稱之為信號(hào)電極板，在信號(hào)電極板（即金屬膜）后面再敷上一層很薄的光電導(dǎo)層，稱之為光電靶。 電子槍：電子槍由燈絲、陰極、控制柵極、加速極、聚焦極等組成。 從圖1-3（b）可以看出，當(dāng)電子束射到光電靶上某點(diǎn)時(shí)，便把該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的等效電阻R（即圖中的R1，R2， R3 ，）接入由信號(hào)電極板、負(fù)載電阻RL、電源E和電子槍陰極構(gòu)成的回路中，于是回路中便有電流i產(chǎn)生。電流i的大小與等效電阻R有關(guān)，即,攝像管光電轉(zhuǎn)換過程大致如下： （1）被攝景象通過攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)在光電靶上成像。 （2）光電靶是由光敏半導(dǎo)體材料制成的。這種材料的電阻值會(huì)隨光線強(qiáng)弱而變化，光線越強(qiáng)，材料呈現(xiàn)的電阻值越小。 （3）由于被傳送光圖像各像素的亮度不同，因而光電靶面上各對(duì)應(yīng)單元受光照強(qiáng)度也不同，導(dǎo)致靶面各單元電阻值就不一樣。,（4）從攝像管的陰極發(fā)射出來的電子，在攝像管各電極間形成的電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)線圈形成的磁場(chǎng)的共同作用下，按一定規(guī)律高速掃過靶面各單元，當(dāng)電子束接觸到靶面某單元時(shí)，就使陰極、信號(hào)電極、負(fù)載、電源構(gòu)成一個(gè)回路，在負(fù)載RL中就有電流流過，而電流的大小取決于光電靶面上對(duì)應(yīng)單元阻值的大小。 可得如下結(jié)論：當(dāng)組成被攝景象的某像素很亮?xí)r，在光電靶上對(duì)應(yīng)成像的單元所呈現(xiàn)的電阻值就很小，電子束掃到該單元時(shí)出現(xiàn)的對(duì)應(yīng)電流i就很大，這樣，攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)電壓就很?。环粗?，如果組成被攝景象的某像素很暗時(shí)，在光電靶上對(duì)應(yīng)成像的單元所呈現(xiàn)的電阻值就很大，電子束掃到該單元時(shí)出現(xiàn)的對(duì)應(yīng)電流i就很小，這樣，攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)電壓就很大。 ,2.圖像的重現(xiàn) 圖像的重現(xiàn)是依靠電視接收機(jī)的顯像管來完成的。顯像管的任務(wù)是將圖像電信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像光信號(hào)，完成電到光的轉(zhuǎn)換。 顯像管是利用熒光效應(yīng)原理制成的。所謂熒光效應(yīng)，是指某些化合物在受到高速電子轟擊時(shí)表面能夠發(fā)光，并且轟擊的電子數(shù)量越多、速度越高，則發(fā)光越強(qiáng)。 顯像管主要由電子槍及熒光屏等幾部分組成。,圖 1-5-1 顯像管 (a) 黑白顯像管內(nèi)部結(jié)構(gòu); (b) 四極電子槍構(gòu)造剖面示意圖,1.2 電視掃描原理,1.2.1 行掃描和場(chǎng)掃描 顯像管中的電子掃描是這樣實(shí)現(xiàn)的：在顯像管的管頸上，裝有兩種偏轉(zhuǎn)線圈，一種叫行偏轉(zhuǎn)線圈,另一種叫場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈。 設(shè)在行偏轉(zhuǎn)線圈里通過的鋸齒波電流如圖1-4（a）所示，此電流的幅度隨所選用的顯像管和偏轉(zhuǎn)線圈而異。從圖1-4（a）、（b）可以看出：當(dāng)通過行偏轉(zhuǎn)線圈的電流線性增長(zhǎng)時(shí)（t1t2），電子束在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，開始從左向右作勻速運(yùn)動(dòng)，這段運(yùn)動(dòng)過程所對(duì)應(yīng)的時(shí)間叫做行掃描的正程，用TSH表示（需要的時(shí)間約為52s）。,圖1-4行掃描和場(chǎng)掃描示意圖 (a)行掃描鋸齒波電流；(b)僅有行掃描時(shí)，熒光屏上呈現(xiàn)一條水平亮線；,圖1-4行掃描和場(chǎng)掃描示意圖 (c)場(chǎng)掃描鋸齒波電流；(d)僅有場(chǎng)掃描時(shí)，熒光屏上呈現(xiàn)一條垂直亮線,1.2.2 逐行掃描 所謂逐行掃描，就是電子束自上而下逐行依次進(jìn)行掃描的方式。,圖1-5逐行掃描示意圖 (a)場(chǎng)正程光柵；(b)場(chǎng)逆程光柵； (c)行掃描鋸齒波電流；(d)場(chǎng)掃描鋸齒波電流,以上所述是利用逐行掃描方式來傳送一幀圖像的情況。只要每幀圖像的掃描行數(shù)在500行以上，就能保證足夠的清晰度。如果只傳送一幀靜止圖像，就像幻燈片一樣，那么情況就比較簡(jiǎn)單。而實(shí)際上圖像是活動(dòng)的，如何來傳送活動(dòng)的圖像呢？我們知道，電影膠帶上內(nèi)容相關(guān)的每幅畫面是不動(dòng)的，但若以24幅每秒的速度播放，由于人眼的視覺惰性，就會(huì)感到銀幕上的圖像是連續(xù)活動(dòng)的。受電影技術(shù)的啟發(fā)，在電視技術(shù)中也采用類似的方式，每秒鐘傳送25幀圖像就可以達(dá)到傳送活動(dòng)圖像的目的，即幀頻fZ=25Hz。,但是逐行掃描方式存在一個(gè)問題：如果每秒傳送25幀圖像，人眼看上去還很不舒服，存在著閃爍的感覺（因?yàn)榕R界閃爍頻率約為45.8Hz）；如果每秒傳送50幀，雖然可以克服閃爍感，卻又會(huì)使電視信號(hào)所占用的頻帶太寬（具體原因參見1.3.2節(jié)），其結(jié)果導(dǎo)致電視設(shè)備復(fù)雜，并使有限的電視波段范圍內(nèi)可容納的電視臺(tái)數(shù)量減少。因此，目前廣播電視系統(tǒng)一般不采用這種逐行掃描方式。,1.2.3隔行掃描 隔行掃描就是把一幀圖像分成兩場(chǎng)來掃描。第一場(chǎng)掃描1，3，5，等奇數(shù)行，形成奇數(shù)場(chǎng)圖像，然后進(jìn)行第二場(chǎng)掃描時(shí)，才插進(jìn)2，4，6，等偶數(shù)行，形成偶數(shù)場(chǎng)圖像。奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)快速地均勻相嵌在一起，利用人眼的視覺暫留特性，人們看到的仍是一幅完整的圖像。 隔行掃描的行結(jié)構(gòu)要比逐行掃描的復(fù)雜一些。下面以每幀9行掃描線（Z=9）為例來說明隔行掃描光柵的形成過程。為簡(jiǎn)化起見，行、場(chǎng)逆程掃描時(shí)間均忽略不計(jì)，如圖1-6所示。,圖1-6隔行掃描示意圖 (a)第一場(chǎng)；(b)第二場(chǎng)；(c)兩場(chǎng)相嵌；(d)行、場(chǎng)掃描電流波形,不引起人眼閃爍感覺的最低重復(fù)頻率，稱為臨界閃爍頻率。臨界閃爍頻率f與很多因素有關(guān)，其中最主要的是光脈沖亮度B。對(duì)于電視屏幕來講，它們之間的關(guān)系可用以下經(jīng)驗(yàn)公式近似表示： f=9.6lgB26.6 式中，亮度B的單位為尼特(nit)，臨界閃爍頻率f的單位為Hz。當(dāng)B=100nit時(shí)，f=45.8Hz。顯然，隨著亮度B的提高，臨界閃爍頻率f的值也將提高。此外，觀看者到屏幕的距離以及環(huán)境條件等，也都對(duì)臨界閃爍頻率值有影響。,目前，大屏幕電視機(jī)的屏幕亮度可以做得很高，屏幕的最高亮度可以超過100nit，此情況下臨界閃爍頻率值就已超過了50Hz場(chǎng)頻，這樣在屏幕過亮?xí)r，人眼還是會(huì)出現(xiàn)閃爍的感覺。所以，近年來國(guó)內(nèi)就有生產(chǎn)廠商推出了場(chǎng)頻為100Hz（遠(yuǎn)高于臨界閃爍頻率值）的所謂“不閃爍的電視”。 我國(guó)現(xiàn)行的廣播電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：幀頻為25Hz，一幀圖像分625行傳送，所以行掃描頻率為fH=25625=15625Hz。隔行掃描方式的幀頻較低，電子束掃描圖像時(shí)所占的頻帶寬度較窄（約6MHz），對(duì)電視設(shè)備要求不高，因此，它是目前電視技術(shù)中廣泛采用的方法。,隔行掃描的關(guān)鍵是要保證每幀圖像的偶數(shù)場(chǎng)正好嵌套在奇數(shù)場(chǎng)中間，否則會(huì)降低圖像清晰度。 要保證隔行掃描準(zhǔn)確，每場(chǎng)掃描行數(shù)一般選擇為奇數(shù)。從理論上講是可以為偶數(shù)的。但要實(shí)現(xiàn)每場(chǎng)掃描的總行數(shù)為偶數(shù)的隔行掃描方式，奇、偶兩場(chǎng)掃描鋸齒波電流就必須有所不同，如圖1-7所示。從圖1-7中可以看到，偶數(shù)場(chǎng)與奇數(shù)場(chǎng)掃描電流振幅相差iV，當(dāng)奇數(shù)場(chǎng)掃描結(jié)束時(shí)，電流并不下降到零而是保持一定數(shù)值iV 。,圖1-7 總行數(shù)為偶數(shù)的隔行掃描方式,1.2.4我國(guó)廣播電視掃描參數(shù) 我國(guó)廣播電視采用隔行掃描方式，其主要參數(shù)如下： 行周期：TH=64s；行頻：fH=15625Hz； 行正程：TSH=52s；行逆程：TRH=12s； 場(chǎng)周期：TV=20ms；場(chǎng)頻：fV=50Hz； 場(chǎng)正程：TSV=18.4ms；場(chǎng)逆程：TRV=1.6ms； 幀周期：TZ=40ms； 每幀行數(shù)：Z=625行（其中：正程575行，逆程50行）； 幀頻：fZ=25Hz； 每場(chǎng)行數(shù)：312.5行（其中：正程287.5行，逆程25行）。,1.3 重現(xiàn)電視圖像的基本參量,1.3.1 亮度、對(duì)比度和灰度 1.亮度 亮度就是人眼對(duì)光的明暗程度的感覺。度量亮度的單位為尼特（nit）。尼特定義為在一平方米面積內(nèi)具有一燭光（cd）的發(fā)光強(qiáng)度，即1nit=1cd/m2。電視屏幕的亮度就是指在電視屏幕表面的單位面積上，垂直于屏面方向所給出的發(fā)光強(qiáng)度。,亮度是用來表示發(fā)光面的明亮程度的。發(fā)光面的發(fā)光強(qiáng)度越大，發(fā)光面的面積越小，則看到的明亮程度越高，即亮度越大。電視機(jī)熒光屏的亮度一般可以達(dá)到100nit左右。,2.對(duì)比度 客觀景物的最大亮度與最小亮度之比稱為對(duì)比度，通常以K表示。對(duì)于重現(xiàn)的電視圖像，其對(duì)比度不僅與顯像管的最大亮度Bmax和最小亮度Bmin有關(guān)，還與周圍的環(huán)境亮度BD有關(guān)，其對(duì)比度K為 （1-1） 顯然周圍環(huán)境越亮，電視圖像的對(duì)比度就越低。 人眼對(duì)周圍環(huán)境和感覺有很強(qiáng)的適應(yīng)性，在不同的背景亮度時(shí)，人眼對(duì)亮度的主觀感覺和視覺范圍是不一樣的。,3.灰度 圖像從黑色到白色之間的過渡色統(tǒng)稱灰色?；叶染褪菍⑦@一灰色劃分成能加以區(qū)別的層次數(shù)。,1.3.2 視頻信號(hào)的頻帶寬度 1.一幀圖像的像素 視頻信號(hào)的頻帶寬度與一幀圖像的像素個(gè)數(shù)和每秒掃描的幀數(shù)有關(guān)。我國(guó)的電視掃描行數(shù)為625行，其中正程575行，逆程50行。因此，一幀圖像的有效掃描行數(shù)為575行，即垂直方向由575行像素組成。一般電視機(jī)屏幕的寬高比為43，因此一幀圖像的總像素個(gè)數(shù)約為 ,（1-2),2. 圖像信號(hào)的頻帶寬度 圖像信號(hào)包括直流成分和交流成分。如果播送一幅左右相鄰像素均為黑白交替的脈沖信號(hào)畫面，顯然這是一幅變化最快的圖像，每?jī)蓚€(gè)像素為一個(gè)脈沖信號(hào)變化周期，而我國(guó)電視規(guī)定一秒種傳送25幀畫面，因此該圖像的最高頻率為,（1-3),1.3.3 圖像的尺寸與幾何形狀 1.圖像的尺寸 2.圖像的幾何相似性 1）非線性失真 設(shè)系統(tǒng)傳送的是標(biāo)準(zhǔn)方格信號(hào)，則掃描鋸齒波電流及對(duì)應(yīng)的幾何圖像如圖1-8所示。 ,圖1-8電視圖像的非線性失真 (a)不失真；(b)iYH失真；(c)iYV失真,2）幾何失真 圖-給出了枕形、桶形和平行四邊形等幾何失真的情況。 ,圖1-9電視圖像的幾何失真 (a)枕形失真；(b)桶形失真；(c)平行四邊形失真,1.3.4 電視圖像清晰度與電視系統(tǒng)分解力 電視圖像清晰度是指人眼主觀感覺到的圖像細(xì)節(jié)的清晰程度。電視系統(tǒng)傳送圖像細(xì)節(jié)的能力，稱為系統(tǒng)的分解力。電視系統(tǒng)的分解力又分為垂直分解力和水平分解力。 1.垂直分解力 考慮到圖像內(nèi)容的隨機(jī)性，則有效垂直分解力可由下式估算出： M=KZ （1-4） K值通常取0.51之間，若取K=0.76，則有效垂直分解力M=0.76575=437線。,圖1-10 人眼的分辨力示意圖,2.水平分解力 從減小孔闌效應(yīng)提高水平分解力考慮，需要減小電子束直徑。由于一般電視機(jī)屏幕的寬高比為43，故有效水平分解力可根據(jù)式（1-4）求出： ,圖中，為分辨角，是在一定距離L時(shí)，人眼恰能分辨的兩個(gè)黑點(diǎn)之間的夾角。顯然越小，表示人眼的分辨力越強(qiáng)；反之則越弱。因此可以定義人眼的分辨力為分辨角的倒數(shù)。d為兩個(gè)黑點(diǎn)之間的距離，即行距；h為屏幕高度；為視覺清楚區(qū)域張角；L為最佳觀看距離。由圖不難看出：得到與行距d、距離L的關(guān)系為,（1-6）,1.3.5 每幀圖像掃描行數(shù)的確定 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定幀頻為25Hz，采用隔行掃描，場(chǎng)頻為50Hz。這樣的場(chǎng)頻恰好等于電網(wǎng)頻率，還可以克服當(dāng)電源濾波不良時(shí)圖像的蠕動(dòng)現(xiàn)象。 由于掃描行數(shù)決定了電視系統(tǒng)的分解力，從而決定了圖像的清晰度，因此在電視標(biāo)準(zhǔn)中確定掃描行數(shù)是一個(gè)極為重要的問題。我國(guó)規(guī)定每幀圖像的掃描行數(shù)為625行。,式中,以分為單位。設(shè)屏幕高度為h，屏幕有效顯示行數(shù)為Z，則 將式（1-6）代入式（1-7），得,（1-7）,（1-8）,1.4 全電視信號(hào),1.4.1 圖像信號(hào) 圖像信號(hào)由發(fā)送端的攝像管產(chǎn)生，通過攝像管內(nèi)的靶電極，把明暗不同的景象轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，然后經(jīng)信號(hào)通道傳送處理，從而形成圖像信號(hào)，圖1-11為兩行圖像信號(hào)的波形。 ,圖1-11 圖像信號(hào),1.4.2 復(fù)合消隱信號(hào) 復(fù)合消隱信號(hào)包括行消隱和場(chǎng)消隱兩種信號(hào)，如圖1-12所示。,圖1-12 復(fù)合消隱信號(hào),1.4.3 復(fù)合同步信號(hào) 1.同步的重要性 電視圖像的發(fā)送與接收是靠電子掃描對(duì)圖像的分解與合成實(shí)現(xiàn)的。 圖1-13列出了圖像收送不同步的幾種情況。,圖1-13 收送不同步造成接收?qǐng)D像異常,當(dāng)行頻不同步時(shí)，如圖1-14所示：圖1-14（a）為發(fā)射臺(tái)發(fā)送的三行復(fù)合視頻圖像信號(hào)波形，圖1-14（b）為接收機(jī)行掃描與發(fā)送端同步時(shí)的波形。當(dāng)接收機(jī)行頻fH高于發(fā)送端的行頻時(shí)，由圖1-14（c）可知，逆程消隱黑點(diǎn)出現(xiàn)在行掃描正程的開始部分，且從下往上移。由于行掃描是自左向右以每幀625行進(jìn)行的，所以每行的消隱黑點(diǎn)依次右移，在電視屏幕上出現(xiàn)向右傾斜的消隱黑線，嚴(yán)重時(shí)可把圖像撕裂；反之，當(dāng)接收端行頻fH低于發(fā)送端的行頻時(shí)，由圖1-14（d）分析可知，電視屏幕上將出現(xiàn)向左傾斜的消隱黑線。,圖1-14 行掃描不同步,當(dāng)場(chǎng)頻不同步時(shí)，如圖1-15所示：圖1-15（a）為發(fā)射臺(tái)發(fā)送的某一場(chǎng)復(fù)合視頻圖像信號(hào)波形，圖1-15（b）為接收機(jī)場(chǎng)掃描與發(fā)送端同步時(shí)的波形。當(dāng)接收端的場(chǎng)頻fV高于發(fā)送端的場(chǎng)頻時(shí)，由圖1-15（c）可知，逆程消隱黑帶就出現(xiàn)在場(chǎng)掃描正程開始部分，且從下往上移。因?yàn)閳?chǎng)掃描是自上往下進(jìn)行的，所以在電視屏幕上部會(huì)出現(xiàn)消隱黑帶。由于場(chǎng)掃描以50場(chǎng)每秒進(jìn)行，每場(chǎng)黑帶都移動(dòng)，從而形成整個(gè)圖像向下滾動(dòng)；反之，當(dāng)接收端場(chǎng)頻fV低于發(fā)送端的場(chǎng)頻時(shí)，由圖1-15(d)分析可知，圖像將向上滾動(dòng)。,圖1-15 場(chǎng)掃描不同步,2. 行、場(chǎng)同步信號(hào) 電視信號(hào)發(fā)送端為了使接收端的行掃描規(guī)律與其同步，特在行掃描正程結(jié)束后，向接收機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，表示這一行已經(jīng)結(jié)束。接收機(jī)收到這一脈沖信號(hào)后應(yīng)該立即響應(yīng)并與之同步。這個(gè)脈沖信號(hào)被稱為行同步信號(hào)。 由于行同步信號(hào)是為了正確重現(xiàn)圖像的輔助信號(hào)，它不應(yīng)在屏幕上顯示，所以將它安排在行消隱期間發(fā)送，并且為了便于行同步信號(hào)的分離，特使它的電平高于消隱電平25%，即位于75%100%之間，其寬度為4.7s，行同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿約為1.3s，行同步信號(hào)的周期為64s，如圖1-16所示。 ,圖1-16行、場(chǎng)同步信號(hào),3.槽脈沖與前后均衡脈沖 由于場(chǎng)同步脈沖持續(xù)2.5個(gè)行周期，如果不采取措施就會(huì)丟失23個(gè)行同步脈沖，使行掃描失去同步，直到場(chǎng)同步脈沖過后，再經(jīng)過幾個(gè)行周期，行掃描才會(huì)逐漸同步，從而造成圖像上邊起始部分出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。為了避免上述情況發(fā)生，電視發(fā)送端特在場(chǎng)同步脈沖期間開幾個(gè)小槽來延續(xù)行同步脈沖的傳遞，這就是槽脈沖。 通常,奇、偶場(chǎng)的開始位置是以場(chǎng)同步脈沖的前沿（上升沿）為基準(zhǔn)的。 由圖1-17可知，奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)的復(fù)合同步脈沖的形狀是不同的，奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)的最后一個(gè)行同步脈沖與下一場(chǎng)場(chǎng)同步脈沖的間隔相差半行（TH/2）。,圖1-17 復(fù)合同步信號(hào)及其分離,全電視信號(hào)中的復(fù)合同步信號(hào)在接收電路中要經(jīng)積分電路將場(chǎng)同步信號(hào)分離出來，以保證行、場(chǎng)同步脈沖分別控制行、場(chǎng)掃描電路與發(fā)送端同步工作。由于兩場(chǎng)復(fù)合同步信號(hào)形狀不同，經(jīng)積分電路后場(chǎng)同步脈沖輸出的波形就不重合，如圖1-17所示。由于積分后的場(chǎng)同步脈沖達(dá)到一定電平要去同步控制場(chǎng)掃描電路的工作，因此上述積分輸出的結(jié)果就會(huì)造成兩場(chǎng)同步控制電平出現(xiàn)的時(shí)間有一偏差t。t的存在將影響場(chǎng)掃描的準(zhǔn)確性。 隔行掃描要求兩場(chǎng)的場(chǎng)掃描時(shí)間必須相等，才能保證偶數(shù)場(chǎng)的各掃描行準(zhǔn)確地嵌套在奇數(shù)場(chǎng)各掃描行之間。如果兩場(chǎng)掃描時(shí)間不相等，就不能保證準(zhǔn)確的隔行掃描，時(shí)間偏差嚴(yán)重時(shí)將會(huì)產(chǎn)生并行現(xiàn)象，使垂直清晰度下降。,要解決上述問題，就必須要求積分后兩場(chǎng)的場(chǎng)同步積分起始電平相同。為此，電視臺(tái)在發(fā)送場(chǎng)同步信號(hào)時(shí)，在場(chǎng)同步信號(hào)的左右各加5個(gè)脈沖，其重復(fù)周期為TH/2，脈沖寬度為2.35s。場(chǎng)同步脈沖之前的5個(gè)脈沖叫前均衡脈沖，場(chǎng)同步脈沖之后的5個(gè)脈沖叫后均衡脈沖，如圖1-18所示。由圖可知，場(chǎng)同步信號(hào)加入前、后均衡脈沖后，保證了奇、偶兩場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)在開始位置時(shí)的波形相同。這樣經(jīng)積分電路后，兩場(chǎng)的同步控制電平就會(huì)在相同的時(shí)刻出現(xiàn)，從而保證了場(chǎng)掃描電路準(zhǔn)確地同步工作。,圖1-18 均衡后的場(chǎng)同步脈沖信號(hào),1.4.4 黑白全電視信號(hào) 黑白全電視信號(hào)的波形如圖1-19所示。它由圖像信號(hào)及六種輔助信號(hào)（行同步、場(chǎng)同步、行消隱、場(chǎng)消隱、槽脈沖與均衡脈沖）組成。,圖1-19 黑白全電視信號(hào),全電視信號(hào)有如下三個(gè)特點(diǎn)： (1）脈沖性。 （2）周期性。 (3）單極性。 全電視信號(hào)中各輔助脈沖參數(shù)如下： 行消隱脈寬：12s；行同步脈寬：4.7s； 場(chǎng)消隱脈寬：1612s；場(chǎng)同步脈寬：160s； 槽脈沖脈寬：4.7s； 均衡脈沖寬：2.35s。,我國(guó)電視廣播標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)全電視信號(hào)的輻射電平： 同步電平：100%載波峰值； 消隱電平：72.5%77.5%載波峰值； 黑電平比消隱電平差：05%載波峰值； 白電平：10%12.5%載波峰值。,1.5 電視信號(hào)的發(fā)送,1.5.1電視信號(hào)的高頻調(diào)制 電視信號(hào)的發(fā)送傳播一般都要采用高頻信號(hào)，主要原因有二：一個(gè)是高頻適于天線輻射，從而在空中產(chǎn)生無線電波；另一個(gè)是高頻具有寬闊的頻段，能容納許多互不干擾的頻道，也能傳播某些寬頻帶的消息信號(hào)。,1.5.2 圖像信號(hào)的調(diào)幅 高頻調(diào)制技術(shù)通常有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等幾種方式。 圖1-20畫出了單一頻率調(diào)制的調(diào)幅波波形和頻譜。圖1-20（c）為已調(diào)幅波，它的振幅受調(diào)制信號(hào)圖1-20（a）的控制，其變化周期與調(diào)制信號(hào)的周期相同，振幅變化的程度也與調(diào)制信號(hào)成正比。 根據(jù)調(diào)幅理論：具有單一頻率（f1）的正弦信號(hào)對(duì)載頻（fc）進(jìn)行調(diào)幅時(shí)所得已調(diào)幅波含有三個(gè)頻率成分，它們是載頻fc、上邊頻fc+f1和下邊頻fc-f1 ，如圖1-20（d）所示。,圖1-20 單一頻率調(diào)制的調(diào)幅波波形和頻譜,若調(diào)制信號(hào)為圖像信號(hào)，圖像信號(hào)頻率為06MHz，則調(diào)幅波的頻譜如圖1-21所示。由圖可知，圖像信號(hào)調(diào)制的調(diào)幅波有兩個(gè)邊帶，即上邊帶和下邊帶，每邊帶寬度為6MHz，其中靠近fc的頻率反映圖像的低頻成分，遠(yuǎn)離fc的頻率反映圖像信號(hào)的高頻成分。,圖1-21 圖像信號(hào)的調(diào)幅波的頻譜圖1-22負(fù)極性調(diào)制,在電視技術(shù)中，調(diào)幅方式有正極性和負(fù)極性之分。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定圖像信號(hào)采用負(fù)極性調(diào)制。經(jīng)過圖像信號(hào)的負(fù)極性調(diào)制后的高頻信號(hào)的振幅變化如圖1-22所示。負(fù)極性調(diào)制有下列優(yōu)點(diǎn)： （1）外來干擾脈沖對(duì)圖像的干擾表現(xiàn)為黑點(diǎn)，這使人眼的感覺不怎么明顯。 （2）由于負(fù)極性調(diào)制同步頭電平最高，且采用黑電平固定措施，故易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，可以簡(jiǎn)化接收機(jī)的自動(dòng)增益控制電路。 （3）隨著圖像亮度增大，發(fā)射機(jī)輸出功率就減小。,圖1-22 負(fù)極性調(diào)制,1.5.3 伴音信號(hào)的調(diào)頻 所謂調(diào)頻，就是將欲傳送的伴音信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)去調(diào)制載波的頻率，使載波的瞬時(shí)頻率隨伴音信號(hào)的幅度變化而變化。 圖1-23畫出了調(diào)制信號(hào)為單一頻率正弦波的調(diào)頻波形及其頻譜。從圖1-23（a）可以看出，調(diào)制信號(hào)為正半周時(shí)，已調(diào)頻波的頻偏f為正；調(diào)制信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，頻偏f為負(fù)。信號(hào)幅度越大，則頻偏f數(shù)值也越大。顯然，為了提高廣播質(zhì)量，并獲得顯著的抗干擾效果，希望頻偏f越大越好。在實(shí)際調(diào)頻系統(tǒng)中，當(dāng)頻偏f=25kHz時(shí)，其伴音信號(hào)信噪比已大大優(yōu)于調(diào)幅方式。,圖1-23調(diào)頻波的波形和頻譜 (a)調(diào)頻波波形；(b)頻譜分布,同調(diào)幅波一樣，調(diào)頻波的內(nèi)容也可以用頻譜表示。但調(diào)頻波中所包含的頻譜要比調(diào)幅波復(fù)雜得多，有fs， fs fa，fs2fa， fs 3fa，理論上有無窮多對(duì)邊頻，如圖1-23(b)所示。所以傳送相同信號(hào)的調(diào)頻波的頻帶比調(diào)幅波的要寬得多。 伴音信號(hào)調(diào)頻波的有效帶寬BW可近似表示為 BW=2（f+fam） 式中， fam為伴音信號(hào)的最高頻率, f為調(diào)頻波的最大頻偏。 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：最大頻偏f =50kHz，伴音信號(hào)的最高頻率fam=15kHz，則已調(diào)頻波的帶寬BW=2（50+15）=130kHz。,通常由RC電路構(gòu)成預(yù)加重、去加重網(wǎng)絡(luò)，如圖1-24所示。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，預(yù)加重和去加重網(wǎng)絡(luò)時(shí)間常數(shù)均為：T=RC=50s。,圖1-24預(yù)加重和去加重網(wǎng)絡(luò) (a)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)；(b)去加重網(wǎng)絡(luò),1.5.4全射頻電視信號(hào)的頻譜 目前通常采用殘留邊帶方式傳送圖像信號(hào)。即采用濾波器將下邊帶中含圖像信號(hào)的0.756MHz部分濾去，只發(fā)送上邊帶以及下邊帶殘留的含圖像信號(hào)的00.75MHz部分，這種方法稱為殘留邊帶發(fā)送，如圖1-25所示。,圖1-25 殘留邊帶制高頻電視信號(hào)的頻譜,我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，伴音載頻fs比圖像載頻fc高6.5MHz，高頻圖像信號(hào)采用殘留邊帶方式傳送，高頻伴音信號(hào)采用雙邊帶方式傳送。由圖1-25可知，由于濾波特性不可能太陡，因此高頻圖像信號(hào)下邊帶在1.25MHz處衰減20dB；伴音信號(hào)帶寬為0.25MHz，由于fs比fc高6.5MHz，而圖像信號(hào)帶寬為6MHz，因此伴音信號(hào)在圖像信號(hào)頻帶之外，從而有效地防止了相互干擾。從圖中還可知，每個(gè)頻道所占帶寬為8MHz（1.256.50.25=8MHz）。,1.5.5 電視頻道的劃分 1.我國(guó)無線廣播電視頻道的劃分 我國(guó)目前實(shí)用的廣播電視頻道包括米波波段（甚高頻VHF）的112頻道以及分米波段（特高頻UHF）的1368頻道。表1-1列出了我國(guó)廣播電視頻道的劃分。其中，接收機(jī)本振頻率是1985年10月1日國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)頒布發(fā)起使用的新的頻率值。這樣規(guī)定使圖像中頻就為38MHz，以前曾采用過37MHz、34.25MHz作為圖像中頻。,圖像中頻的選擇一般遵循以下原則： （1）中頻頻率值應(yīng)低于最低頻道的下限； （2）應(yīng)能抑制鏡頻干擾，使鏡頻不在電視頻道內(nèi)； （3）應(yīng)能抑制中頻高次諧波干擾（主要是二次諧波干擾）； （4）本振頻率盡可能不要落入其它頻道范圍內(nèi)。,表1-1 我國(guó)廣播電視頻道的劃分,表略,由表1-1可以看出： （1）各頻道的伴音載頻始終比圖像載頻高6.5MHz。 （2）頻道帶寬的下限始終比圖像載頻fp低1.25MHz，上限則始終比伴音載頻fs高0.25MHz。 （3）各頻道的本機(jī)振蕩頻率始終比圖像載頻高38MHz，比伴音載頻高31.5MHz。 （4）表中，92167MHz、223470MHz和566606MHz為供調(diào)頻廣播和無線電通信等使用的波段，不安排電視頻道。即56頻道之間，1213頻道之間，2425頻道之間頻率并未連續(xù)。,（5）每個(gè)頻道的中心頻率及所對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)是估計(jì)天線尺寸和調(diào)試電視機(jī)時(shí)的參數(shù)。例如，第八頻道的中心頻率為 對(duì)應(yīng)中心波長(zhǎng)為 ,2.我國(guó)有線電視增補(bǔ)頻道的劃分 從無線廣播電視頻道劃分可知，波段為15頻道（又稱L頻段），頻率范圍為48.592MHz。波段為612頻道（又稱H頻段），頻道范圍為167223MHz。、波段（又稱U頻段）為1368頻道，頻率范圍為470958MHz。在L、H頻段及H、U頻段之間有部分未使用的空頻段。這一部分空頻段作為增補(bǔ)頻段，供有線電視系統(tǒng)傳輸節(jié)目。在L、H頻段之間，111167MHz定為增補(bǔ)頻段，共有7個(gè)增補(bǔ)頻道Z1Z7；在H、U頻段之間，223295MHz范圍定為增補(bǔ)1頻段，增補(bǔ)頻道為Z8Z16；295447MHz范圍定為增補(bǔ)2頻段，增補(bǔ)頻道為1735；447471MHz范圍規(guī)定為增補(bǔ)B3頻段，增補(bǔ)頻道為3638。全部增補(bǔ)頻道范圍包括、B1、B2、B3四個(gè)頻段共38個(gè)增補(bǔ)頻道，如圖1-26所示。,圖1-26 增補(bǔ)頻道劃分示意圖,目前，我國(guó)有線電視廣播的傳輸系統(tǒng)分為四種，以傳輸系統(tǒng)的上限頻率劃分： (1)300MHz傳輸系統(tǒng)，可傳送節(jié)目數(shù)為28套，即標(biāo)準(zhǔn)頻道VHF（112）和增補(bǔ)頻道116。 (2)450MHz傳輸系統(tǒng)，可傳送節(jié)目數(shù)為47套，即標(biāo)準(zhǔn)頻道112頻道和增補(bǔ)頻道1 35。 (3)550MHz傳輸系統(tǒng)，可傳送節(jié)目數(shù)為60套，即標(biāo)準(zhǔn)頻道122頻道和增補(bǔ)頻道1 38。 (4)870MHz傳輸系統(tǒng)，可傳送節(jié)目數(shù)為95套，即包括標(biāo)準(zhǔn)頻道157頻道和1 38全部增補(bǔ)頻道。,習(xí)題一,1.1 歸納說明攝像管、顯像管是如何完成圖像的分解和復(fù)合的？ 1.2 隔行掃描是如何進(jìn)行掃描的？采用隔行掃描有什么優(yōu)點(diǎn)？我國(guó)廣播電視掃描參數(shù)有哪些？ 1.3 黑白全電視信號(hào)由哪些信號(hào)組成？各有什么作用？規(guī)定的參數(shù)值是多少？ 1.4 何謂電視系統(tǒng)圖像分解力？垂直分解力與水平分解力分別取決于什么？,1.5 如要傳送的圖像如1.5題圖（）所示，若屏幕分別顯示如1.5題圖（b）和（c）的圖形，試分別分析說明出現(xiàn)了哪一種掃描電流的失真，并畫出失真鋸齒波電流的波形。,1.5題圖,1.6 當(dāng)電視接收機(jī)收看圓圖節(jié)目時(shí)，出現(xiàn)四對(duì)黑白相間的干擾條紋,如1.6題圖所示，試估算干擾頻率是多少？（提示：忽略逆程。）,1.6題圖,1.7電視信號(hào)的發(fā)射為什么要進(jìn)行高頻調(diào)制？ 1.8我國(guó)第25頻道的伴音間載頻為613.75MHz，試求其圖像載頻為多少？該頻道的本振頻率為多少？中心頻率為多少？頻率范圍為多少？并畫出該頻道的全射頻電視信號(hào)頻譜圖。 1.9什么叫負(fù)極性圖像信號(hào)？有何特點(diǎn)？ 1.10試分析電視接收機(jī)顯像管屏幕上呈現(xiàn)自上而下的滾動(dòng)圖像并且伴隨著一條自上而下的水平黑帶的原因。 1.11如果電視接收機(jī)的場(chǎng)掃描頻率正好是發(fā)送端的二分之一，那么顯像管屏幕上出現(xiàn)的圖像是什么樣的？,